硬碳负极材料是硬碳负极上游的原材料，主要包括树脂基、沥青基、生物质基等，当下受成本、易于保存等因素的影响，大部分企业选择使用生物质基材料，通过真空碳化，得到硬碳负极材料，后续又被制作成锂离子电池、钠离子电池，被广泛应用到新能源汽车领域。硬碳负极材料在提升电池储能性能、改善安全、降低成本等方面发挥了重大作用。

硬碳材料的前驱体来源广泛，常用的硬碳前驱体主要包括生物质（如椰壳、核桃壳、秸秆、竹子等）、糖类（葡萄糖、淀粉）、化石燃料（无烟煤、沥青）及高分子聚合物（如酚醛树脂）。不同前驱体得到的硬碳产品具有显著的性能差异，且原料来源不同其成本也有差异。生物质基路线产出的硬碳性能适中，来源广泛，成本相对合适，目前为企业主要的选择。生物质具有可再生、来源丰富、价格低廉、绿色环保等优点，同时有些生物质具有独特的结构和成分，如中空、多孔、含氮元素等，这些将有利于提高硬碳的储钠性能。

硬碳制备工艺有四个关键步骤。

1）原料选取：不同种类生物质的化学构成以及纯度直接影响材料的性能。生物质组成复杂，杂质含量相对较高，提纯难度大，导电性较差，石墨化程度低导致电化学性能一般，相较于其他原材料，生物质基硬碳对原料的要求更加严苛。

2）防止石墨化：预氧化和交联法是常用的两种防止石墨化的两种方法。

3）碳化过程：高温热解过程中所发生的反应和硬碳的微观结构密切相关，能够直接影响硬碳材料的储钠性能。高温热解过程中，碳基材料的缺陷和杂原子基团会逐渐转化为有序的碳层结构。

4）温度控制：硬碳制取的过程中，温度决定硬碳材料的结构和性能。

硬碳负极在钠离子电池中的占比情况

根据中科海钠的测算，钠电负极占原料总成本约 16%，远高于锂电的负极材料的 11%，负极材料降本是钠电成本下降的重要方向，也是钠电与锂电成本竞争优势的重要组成部分。

目前主流企业仍然以生物基材料为主，其他路线也在探索发展之中。日本可乐丽公司使用的硬碳前驱体为生物质材料椰壳；国内传统锂电负极企业贝特瑞、杉杉、中科星城和翔丰华等厂家的硬碳负极工艺囊括生物基材料、树脂类原料和沥青基原料，实现体系化的专利布局；佰思格作为对标可乐丽的硬碳负极企业，专注葡萄糖、淀粉、木质素、椰壳等生物质材料制备硬碳材料；元力股份采用毛竹、椰子壳和稻壳等原料；圣泉集团则采用秸秆；武汉比西迪选取酚醛树脂作为前驱体。

相关公司介绍：这里面大多数公司都是原本是做锂电池的，譬如多氟多、欣旺达、杉杉股份、贝特瑞等，市场依旧会按照主业锂电去估值，弹性不足。看点主要还是跨界进来的两家，元力股份、圣泉集团。

（一）圣泉集团：复合树脂、生物质提炼化工龙头，积极布局生物质硬碳产业公司是集合成树脂及复合材料、生物质化工材料研发、生产和销售于一体的高新技术企业。公司拥有国内最大的酚醛树脂、呋喃树脂产销规模，根据公司 2021 年披露报告，公司酚醛树脂已有和在建总产能达 66.86 万吨/年，呋喃树脂产能达 12 万吨/年，产能利用率超过 90%。同时，公司研发的生物质精炼一体化绿色技术，可实现对秸秆纤维素、半纤维素和木质素的高质化利用，亦可用于制取高热值、低灰分的生物炭，截止 2021 年底，公司大庆基地 100 万吨/年生物质精炼一体化一期项目完成试生产。

公司依托生物质技术优势产业延申至钠电硬碳，寻求新的业绩增长点。2022 年 12 月 16 日，公司公告拟投资 24.8 亿元建设 10 万吨生物质基硬碳负极材料项目，项目建设周期 1.5 年，预计量产后价格在 6.5 万元/吨。公司现有 30 余人研发团队为项目提供技术支持，第一代硬碳产品具有300mAh/g 左右的克容量，首效在 88%及以上；第二代产品实验测评，产品容量超过 330mAh/g，首效超过 90%。

ps：主营业务是做树脂材料的，开始开辟第二增长曲线钠电硬碳负极。

（二）元力股份：活性炭龙头跨界进入钠电硬碳行业

公司专注于活性炭、硅酸钠、硅胶等化学产品的研发、生产和销售，跨界进入钠电硬碳负极行业，拓宽公司增长边界。

公司 2021 年全年营收 16.08 亿元，实现归母净利润 1.52 亿元。活性炭、硅酸钠和硅胶业务分别实现营收 10.49 / 4.05 / 1.36 亿元，综合毛利率为 23.47%，活性炭、硅酸钠和硅胶业务毛利率依次为 27.43% / 11.11% / 27.23%。公司主力产品是木质活性炭，广泛应用于调味品、食品、医疗、水和空气处理等行业。公司控股子公司元禾化工主营硅酸钠，主要用于下游硅胶禾白炭黑等产品的生产。公司于 2021 年通过受让三元循环，实现硅酸钠向下延伸至硅胶生产，从而实现三大业务的有效衔接。根据公司 2021 年财务报告，公司活性炭、硅酸钠和硅胶设计产能依次为 11.465 / 27 / 2 万吨/年，后续仍有在建产能将会持续投产。

公司依托在活性炭领域的技术和经验，目前积极推进稻壳炭、果壳类活性炭、竹基颗粒炭等路线，主要应用于储能产品。

资料补充：12月26日晚元力股份发布公告，以5亿元自有资金设立全资子公司——元力新能源碳材料有限公司，主要用于储能用碳材料的研发、生产及销售。通过设立子公司，利用公司在碳材料领域的产品、技术积淀，助力2023年以后推广硬碳等新产品。

元力股份硬碳的最新进展：

（1）公司产品力初步得到认可： 目前小批量样品客户反馈良好。目前送样的产品参数可以达到300mah/g，首效87-88%（对应毛竹+椰子壳前驱体），接近头部硬碳企业的水平；

（2）成本预计可以控制在较低水平： 元力降本的核心在于：

①就近取材，选用方便易得的毛竹做前驱体，毛竹的成本约为600元/吨，收率约为7:1至8:1，对应前驱体成本控制在5000元/吨以内；

②公司在做前驱体加工过程中，可以将散发出来的蒸汽/木煤气回收热能成本，生产1吨硬碳可以回收约11吨蒸汽，200元/吨，对应可以创造约2000元/吨+的收益。

③稳步扩产： 12月底有望实现百公斤级以上送样，公司计划第一批扩产2-3千吨，满足2GWh左右电池的需求。

总结：钠电的4大材料中，只有正极和负极有大的变化，电解液和隔膜基本不变。目前正极技术路径有三条线，每家都说自家好，争议大。负极材料中硬炭和软炭都会用，选择错误的风险性小。如果钠电池还有行情，除了整电池传艺、维科、普利特等，硬碳负极也值得重点关注，相关公司元力股份，圣泉股份等。